JPS62243483A

JPS62243483A - 撮像装置

Info

Publication number: JPS62243483A
Application number: JP61085924A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Todaka; 義弘戸高; Takuya Imaide; 宅哉今出
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-04-16
Filing date: 1986-04-16
Publication date: 1987-10-23
Also published as: US4809076A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は撮像装置の露出制御方式に係り、特に電子スチ
ルカメラに好適な撮像装置の露出制御方式に関する。

〔従来の技術〕

従来の電子スチルカメラの撮像装置の露光制御はテレビ
ジョン学会技術報告ＴＥＢＳ１００−４昭和５９年１２
月１３日（木）における弁上らによる“電子スチルカメ
ラ″と題する文献において論じられているように、シャ
ッタスピード等の表示用の開放測光受光素子と、実際に
レリーズボタンを押して撮像素子（以下撮像センサと呼
ぶ）に露光する場合のシャッタスピード等を制御するた
めのダイレクト測光受光素子の２つの受光素子（以下測
光センサと呼ぶ）を使用している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術においては、ダイレクト測光を行うために
２系統の測光センサが必要であり、両センサに光を当て
るためのハーフミラ−等が必要になる。したがって、カ
メラの光学系が複雑化し、重量が増大するという問題が
あった。

本発明の目的は、一系統の測光センサで露出の制御を行
う電子スチルカメラの露出制御回路を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

撮像センサ（例えばＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ等）に
おいては、撮像センサを構成するフォトダイオードに光
が入射されると、入射光量に応じて、正負のキャリアが
対生成される。対生成された正負のキャリアのうち一方
のキャリアはフォトダイオードに電荷として残り、他方
のキャリアはセンサの基板（以下［サブ」という）やバ
イアス電源ラインを通ってセンサ外に流出する。フォト
ダイオードに電荷として残されたキャリアを順次読出す
ことにより映像信号が得られる。バイアス電源ライン等
を通ってセンサ外に流出する他方のキャリアはフォトダ
イオードからの電荷の読出しとは無関係に流出する。

ところで、この他方のキャリアによる電流はフォトダイ
オードに蓄積されている一方のキャリアの量と一対一に
対応している。そこでこの他方のキャリアによる電流を
測定することによりフォトダイオードに蓄積される電荷
量、すなわち入射光量を知ることができる。前述のよう
に他方のキャリアによる電流はフォトダイオード上に蓄
積される一方のキャリアによる電荷の読出しで無関係で
あるので、他方のキャリアによる電流の測定が映像信号
に影響を与えることもない。

したがって、上記目的は他方のキャリアによる電流を検
出する測定手段と、この測定手段の検出信号に応じて撮
像センサに入射される光量を制御する入射光量制御手段
を設けることにより達成される。

〔作用〕

測定手段は、フォトダイオードから流出する他方のキャ
リアによる電流を測定し、これを積分することによりフ
ォトダイオードに入射された光量を求める。入射光量制
御手段は、測定手段により測定された入射光量に応じ、
最適露出となるように撮像センサに入射される光量を制
御する。

〔実施例〕

以下、本発明の第１の実施例を第１図に示すブロック図
により説明する。

以下の説明ではフォトダイオード上に映像信号として蓄
積されるキャリアを電子とし、バイアス電源ライン等か
ら流出するキャリアをホールとして説明する。

逆にホールにより映像信号を出力する場合も同様に行え
る。

同図において、１１はレンズ、１２は絞りも兼ねたシャ
ッタ、１３はシャッタ駆動回路、２は撮像センサ、２１
はセンサ駆動回路、２２は積分測光回路、３１は撮像セ
ンサより読み出された撮像信号を処理し映像信号を出力
するカメラ回路、３２はカメラ回路３２の出力を記録媒
体に記録するための記録回路、３３は記録用ヘッド、３
４は記録媒体であるシート、３５はシートを駆動するた
めのモータ、４０は制御回路、４１は電子スチルカメラ
の記録トリガ信号を出すシャッタスイッチ（ＳＷ）　、
２０１．２０２．２０３．３０１゜３０２は端子である
。

本実施例ではシャッタ開成後撮像センサ２に入射する光
の量を測定し、入射光量に応じてシャッタ１２をコント
ロールし、入射光量が所定値になったらシャッタを閉成
する例について示す。なお、センサを用いて露出量を測
定する動作は後述する。

以下第１図に示す第１の実施例の動作を第２図の流れ図
によって説明する。

シャッタ５Ｗ４１が押される前までは、シャッタ１２は
閉じているとする。

先ずシャッタ５Ｗ４１によりシャツタ釦が押されたこと
を、制御回路４が検出すると、同制御回路４はセンサ駆
動回路２１により撮像センサ２内の信号電荷を全て掃き
出した後、読み出しを停止させ撮像センサ２のフォトダ
イオード上にレンズ１１により結像される光の光電変換
された電荷を蓄える蓄積モードに入る。（ステップＳＬ
）次にシャッタ駆動回路１３によりシャッタ１２を開成
する。（ステップＳ２）　　開成と同時に撮像センサ２
上に照射された光の量に比例した露光出力が発生する端
子２０３の出力を積分回路で構成された積分測光回路２
２により積分を行い一定の積分値出力となるまでシャッ
タ１２を開けておく。

（ステップＳ３）　　一定の積分出力が得られたことを
制御回路４が検出すると同時にシャッタ駆動回路１３に
よりシャッタ１２を閉成し撮像センサ２上への露光を完
了する。（ステップ８４）　　その後センサ駆動回路２
１により°撮像センサ２に蓄積された信号を読み出し、
カメラ回路３１によりγ補正等の信号処理をへて映像信
号を得、記録回路３２）記録用ヘッド３３を通してシー
ト３４上に記録される。

同一撮像センサ２から映像信号２ａと露光出力信号２ｂ
を得る動作について第３図をもとに説明する。同図はｎ
ｐｎ３層構造のＭＯ８形固体撮像素子のフォトダイオー
ド付近の断面の模式図でありテレビジョン学会誌第３３
巻第７号（１９７９年発行）における小池らによる１′
学板力ラーカメラ用ｎｐｎ構造型ＭＯ８撮像素子の特性
″と題する論文において論じられているものである。第
３図において１０１はフォトダイオードを形成するｎｐ
槽構造一部であるｎ生鉱散層であり撮像された信号電荷
を蓄積している。１０２は垂直ゲート線で、フォトダイ
オードのｎ−１−拡散層１０１とｎ＋拡散層の信号出力
用ドレイン１０５とでＭＯＳトランジスタを構成してい
る。このＭＯＳトランジスタはｎ生鉱散層１０１に蓄積
された電荷を垂直信号線１０３を通して撮像センサ外に
出力するスイッチとして働く。

今矢印３７方向から入射した光が酸化膜Ｓｉ０゜１０４
を通って、フォトダイオードのｎｐ構造１０１．１０６
に入射されると電子とホールが対生成され、電子はフォ
トダイオードｎ＋拡散層１０１に残り、ホールはＰ型ウ
ェル１０６に残る。

このＰ型ウェル層のホールはバイアス電源３８を通じて
センサ外へ出力される。この出力を露光電流Ｉｐとする
と、露光電流Ｉｐはセンサ上に照射されている光量に比
例する。したがって、霧光電流検出回路２３により露光
電流Ｉｐを測定すれば入射光量がわかる。

ここで特に注意すべきは、垂直ゲート線１０２によりフ
ォトダイオードのｎ生鉱散層１０１上の電荷をセンサ外
に読み出さない場合すなわち蓄積段階でも露光電流Ｉｐ
により測光できる点である。

なお蓄積モードのまま照射しつづけると当然フォトダイ
オード上の電荷は再結合し、露光電流Ｉｐが入射光量に
比例しなくなるが、この状態はセンサのダイナミックレ
ンジを超えた場合に相当する。

通常これ以下の露光状態により映像信号を撮像センサよ
り取り出すので蓄積モードで露光電流Ｉｐを測定しなが
ら露光を制御する第１の実施例で示す露出制御方式にお
いては、リニアリティの保たれている露光電流Ｔｐの出
力内で制御でき、全く問題ない。

なおフォトダイオードのｎ＋拡散層の蓄積電荷をＭＯＳ
スイッチをＯＮする読み出しモードにしておけばもちろ
んさらに広い測光のダイナミックレンジをもつことがで
きる。

しかし、このような再結合によるリニアリティの変化は
、第３図の例では電子がｎ生鉱散層１０１上に充満して
くるとｎ型サブ１０７に吸いとられる縦型オーバーフロ
ー構造となっているので実際にはりニアリテイの変化は
小さく、通常問題は少ない。

すなわち、第１の実施例においては露出制御と撮像セン
サからの信号読出しを２段階に分けて行ったが（８！Ｉ
光時にｎ＋拡散層１０１に蓄積された電荷の読出しが行
われないのでこれを［蓄積モード測光」という）、露出
制御のための露光電流Ｉｐの測定と平行して撮像センサ
からの映像信号の読出しを行う読出しモード測光を行え
ば、フォトダイオードにおける電子とホールの再結合を
防止できる。これはオーバフローに対する対策を取って
いない例えば第３図のｎ型サブ１０７がない場合等に有
効である。

読出しモード測光では測光時の映像信号が得られるので
、通常の動画用ビデオカメラとして動作させることがで
き、モニタ上に撮影中の映像をうつし出すことができる
。したがって、１つの撮像センサを用いて静止画、動画
両用のカメラとして使用が可能である。

また、フォーカルプレーンシャッタを用いた高速撮影の
ように撮像センサ上を前幕、後幕によって作られるスリ
ットが走り、スリットを通過してくる光により露出を行
うタイプのカメラでは、蓄積モード測光を用いると、撮
像センサ全体に入射する光量の測定が困難であるが、読
出しモード測光によれば、シャッタ動作と無関係にあら
かじめ入射光量の測定ができる。

一方、蓄積モード測光では、シャッタが開成してから閉
成するまでの間の入射光量を測定することが容易であり
、ストロボ撮影のようにシャツタ釦を押す前と押してか
らの光量が変化するような場合に有効である。

次に、実際の撮像センサを用いての蓄積モード測光、読
出しモード測光の２つのモードの測光動作について説明
する。

センサ内部の構成を第４図に示す。同図において２３は
水平走査回路、２４は垂直走査回路、１０９はフォトダ
イオード、１１０，１１１はＭＯＳスイッチ、２５はフ
ォトダイオード１０９が配置されているフォトダイオー
ドアレイ部、２６はフォトダイオードアレイ部のウェル
部を示す。

蓄積モード測光では垂直走査回路２４の動作が止められ
る。もちろん水平走査回路２３も同時に止めると走査に
よるノイズの発生が低減されより好ましい。このときセ
ンサ上に入射した光により光電変換されて生じた電子は
フォトダイオード１０９のｎ生鉱散層１０１−ヒに蓄積
され、一方ホールはウェル部２６に接続された端子２０
３によリセンサ外に出力される。この出力を積分するこ
とによりセンサ上の余震出量が分かる。

読出しモード測光では垂直走査回路２４、水平走査回路
２３を走査させＭＯＳスイッチ（ル）。

（ロ）をオンすることによりフォトダイオード（チ）上
の電荷を端子２０１を通じて順次センサの外部へ出力す
る。同時に端子２０３によりフォトダイオードアレイ部
２５に入射した光量に比例した出力が得られ、この出力
電流を測定することにより入射光量を知ることができる
。

次に第５図、第６図を用いて本発明の第２の実施例を説
明する。

この実施例では、読出しモード測光を行いながら、その
測光値を表示装置５３に随時表示するようにした。

第５図において１４は絞りも兼ねたシャッタ、１５はシ
ャッタ１４のシャッタ駆動装置、５１は入射光の一部を
透過するはね上゛げ式のはね上げハーフミラ−１５２は
図示していない光学式ビューファインダに挿入されてい
る反射部を示す。５３はシャッタスピード等を表示する
表示装置、５４は操作者の瞳を模式的に表わしている。

５５ははね上げハーフミラ−をはね−ヒげ駆動するミラ
ー駆動装置、２３は撮像センサからの光出力を測定する
測光回路、４２は制御回路、４３は絞り値等のプリセッ
ト値入力装置を示す。

第５図の動作を第６図の流れ図を用いて説明する。以下
の実施例ではプリセット入力装置４３からの例えば絞り
値に対してシャッタスピードを決め、かつシャッタを切
る絞り優先方式露出制御を行うものとして説明する。

まずシャッタ１４が開放する。プリセット入力装置４３
にはあらかじめ絞り値のプリセット値が入力されている
とする。はね上げハーフミラ−５１を通過した光は撮像
センサ２に入射する。撮像センサ２においては第３図に
て説明したように撮像センサ２上に照射されている光に
比例した露光出力が発生し、そのＰ型ウェル１０６から
の露光電流Ｉｐを測光回路２３にて測定し、被写体から
の輝度を測定する。（ステップ８６）　　次にプリセッ
ト値入力装ｗ２３からの入力によりプリセットされた絞
り値を検出し、この値と撮像センサの感度、測定した被
写体の明るさからシャッタスピードを制御回路４２が算
出し、表示装置５２に表示する（ステップＳ７）。以上
のシャッタスピードを決める回路構成は３５■カメラの
露出回路と同様であるので特に説明しない。

次にシャッタＳＷ４．１がオンとなると、まずシャッタ
１４を閉成し、はね上げハーフミラ−５１をミラー駆動
装［５５によりはね上げ（ステップＳ９）、センサ駆動
回路２１により撮像センサ２をリセットし、センサ読出
しを停止させて、蓄積モードに入る（ステップ５１０）
。次に露光を行う（ステップ５１１）。この露光は本例
では絞り兼用のシャッタ１４であるので、プリセット入
力装置４３に入力された絞り値に対応する開口径でかつ
先はど算出したシャッタスピードの時間だけ開成し、露
出を行う。シャッタ１４の閉成により露出が完了した後
、撮像センサ２を読出し、不図示のシートに記録する。

その後、はね上げハーフミラ−５１を降下させ、シャッ
タ１４を開成しくステップ１３）、１回の撮影が完了す
る。

以上、絞りをプリセット入力しておき、シャッタスピー
ドを制御回路が決める絞り優先式について述べたがもち
ろんシャッタスピード優先式又はプログラム式でもよい
ことは言うまでもない。例えばプリセット入力にシャッ
タスピードを入力したとすると制御回路４２はそれに対
応する絞り値を算出し、その絞り値に絞り径を開いてプ
リセットした時間、露出する。プログラム方式も３５ｍ
カメラと同様であり特に説明しない。本実施例では撮像
センサ２によりシャッタ、絞りを開いた状態で光を入射
させるが、はね上げミラーを持つ構成の場合は入射光の
一部を透過させるハーフミラ−を用いることにより、光
学ビューファインダと撮像センサ両方に光を入射させる
ことにより被写体の測光を行っている。もちろん露出時
の絞り、シャッタスピードは、絞り込む量だけでなく、
はね上げミラーがはね上り光量が増加する量もあらかじ
め計算にいれておくことはいうまでもない。

本実施例においては、露出する前に一部シャツタを閉成
させて撮像センサをリセットした後、撮像センサを蓄積
モードにして絞り兼用のシャッタを開いて露光していた
が、第７図に示す第３の実施例のようにすることにより
撮像センサのリセットのためのシャッタの閉成動作を省
略することができる。

第７図（ａ）は本発明の第３の実施例の構成図であり第
５図における制御回路４２の代わりに制御回路４４が設
けられ、さらに撮像センサのクリア回路２４が新たに入
れられたものであり、残りのブロックは第５図における
同一番号のブロックと同一機能を有する。なお、第７図
（ａ）において、第５図中で示していたはね上げハーフ
ミラ−５１、光学ビューファインダ５２等は本実施例で
は重要でないので省いた。本実施例の動作を第７図（ｂ
）に示す流れ図により説明する。本流れ図は第６図に示
した流れ図のステップＳ６．Ｓ７，８８及びステップ１
３以後は同一であり、露出部分のみ変わっているのでシ
ャッタＳＷを押して露出を行う部分を中心に示した。

まず測光回路２３で被写体の明るさを測定する、１６　
。

と制御回路４４はプリセット入力装置４３に保持された
プリセット値からシャッタスピードを決定する。

シャッタＳＷ４］が押されたことを検出した制御回路４
４は、絞り兼用のシャッタ１４をシャッタ駆動装置１５
によりプリセットされた値まで絞り込み、同時に不図示
のはね上げハーフミラ−をはね上げ撮像センサ２上に被
写体の光を入射させる。その後センサに蓄えられていた
信号電荷をクリア回路２４により全てクリアし信号電荷
を零とする。このクリア操作は後はど説明する。このク
リア直後から露光が始まり制御回路４４がすでに算出し
ていたシャッタスピード時間が来たら、シャッタ１４を
閉成し露出が完Ｙする。露出後、撮像センサを読み出し
てシートに記録し、はね上げハーフミラ−を降下させ、
絞り兼用のシャッタを開成させることにより１回の撮影
が完了する。

次にクリア操作について若干説明する。撮像センサ上の
フォトダイオードに蓄積された信号電荷を全て一度にク
リアする方法の１例として、先はど示した第３図のＭＯ
８型センサの場合について同図を用いて説明する。同撮
像センサのフォトダイオードを構成しているｎｐ接合に
おいてダイオードのｎ生鉱散層１０］、は通常垂直信号
線からの入力により正にチャージアップされ、逆バイア
スがかかった状態で動作している。すなわち、Ｐ型ウェ
ル１０６には相対的に負のバイアスがかかっている。ク
リア動作はＰ型ウェル１０６を正にバイアスし、順方向
に電圧を印加することにより、フォトダイオード中の信
号電荷を再結合させることにより行われる。以上のよう
にＰ型ウェル１０６のバイアスを反転させることにより
一度にすべてのフォトダイオードの信号電荷をクリアす
ることができる。もちろん、この他に水平、垂直のゲー
ト線を一度にオンし全てのフォトダイオードをクリアし
てもよいことはいうまでもないが、ここでは撮像信号を
順次読み出すことによる絵素をクリアする方法以外にい
くつものクリア方式があり、このクリアする手段と撮像
センサによる測光等をいかに組合せて露光制御を行わせ
るがが本題であるので、詳細は省く。

このようなりリア機能をもたせて、撮像センサ２を制御
することによりシャッタを一度閉じてから撮像センサを
リセットし、その後再び開けて露光する動作に要する時
間を短縮でき、シャッタの応答の早い電子スチルカメラ
を供給できる。

以上、撮像センサ２による測光を行って絞りのプリセッ
ト値に対するシャッタスピード等を算出、表示し、その
後算出したシャッタスピードとプリセット値により絞り
径等を制御する露光を行ったが、もちろん撮像センサの
ダイレクト測光によって露光制御を行ってよいことは言
うまでもない。

その場合の実施例を次に示す。

本発明の第４の実施例を第８図の構成ブロック図（ａ）
及び流れ図（ｂ）に示し、以下動作を説明する。構成ブ
ロック図（ａ）において４４′は制御回路、２９はスイ
ッチであり、その他のブロックは第７図（ａ）に示した
同一番号のブロックと同一機能を有するブロックである
。第８図の流れ図（ｂ）においてシャッタ５Ｗ４３がオ
ンされるまでは１、Ｉ９゜スイッチ２９は同図に示すように測光回路２３との接続
となっており、被写体の明るさを撮像センサにより測光
する読出しモードによる測光を行ってプリセット入力装
［４３からの入力とから不図示の表示装置へ表示を行う
。この動作は第２の実施例と同じである。シャッタ５Ｗ
４３がオンされた後スイッチ２９は積分測光回路２２へ
切替えられ、絞り兼用のシャッタが閉成され、ミラーが
はね上げられる。この時表示装置の表示はホールドして
おくことはいうまでもない。撮像センサに光が入射しな
くなった後、読出しを行えばフォトダイオード内の信号
電荷はリセットされる。その後第１の実施例において説
明したようにまず絞りをプリセット値まで開き露光を開
始する。同時に撮像センサの露光出力を積分して露光量
を知る積分測光回路２２の出力を監視して“お曇、一定
の出力となった後絞り兼用のシャッタを閉成し露光が完
了する。その後撮像センサを読出し、シートに記録し、
ミラー降下、絞り兼用シャッタ開放で撮影が終了する。

同時にスイッチ２９を切替でおき次にそなえる。

次に第９図の流れ図においてダイレクト測光でクリア動
作を伴った第５の実施例を説明するにの場合の構成ブロ
ック図は第８図（ａ）の構成ブロックにクリア回路を付
加し、センサ読出しによる霧光前のセンサのリセット動
作をクリア回路によって行おうとするものであり、以下
の流れ図説明により容易に分かるので省略する。第９図
の流れ図においてシャッタＳＷオンからシート記録まで
以外は第８図と同一なので図示を省略する。

先ずシャッタＳＷがオンすると、シャッタ兼用の絞りが
プリセット値まで絞り込まれかつミラーが１士ね上げら
れる。その後第３の実施例において説明したように、撮
像センサの信号電荷をクリア操作により全てクリアする
。その直後からの撮像センサの露光出力を積分測光回路
２２により測光上、一定の出力となった時点でシャッタ
兼用の絞りを閉成し露光を完了する。その後は撮像セン
サ読出し、シート記録と第４の実施例と同一である。

以上の第４、第５の実施例にお゛ける特徴は、ファイン
ダ内表示では撮像センサの露光出力をｌｏｇアンプ等で
構成される測光回路２３からの出力とプリセット値から
算出した値で表示しておき、シャッタＳＷを押した後は
撮像センサの露光出力を積分する積分測光回路２２を設
けておきその出力が一定値となったら露出を打ち切るダ
イレクト測光による露出を行う点にある。すなわち２つ
の測光回路を使い分けて表示と露出制御を行う点にある
。

以上のことはストロボ撮影の場合でも適用できることは
もちろんである。例えば今撮像センサをリセット或いは
クリアしてかつ絞り兼用のシャッタが開いている状態で
、ストロボを発光させ、ダイレクト測光の出力すなわち
積分測光回路２２の出力が一定となった時点で発光を停
止させることにより露出を完了する。

以上絞り兼用のシャッタを用いて実施例を説明したがも
ちろん絞りとシャッタ別々の場合でも本発明が適用でき
る。

次に絞りとシャッタを独立して設置した場合の第６の実
施例を第１０図に示す。同図において１６は絞り、１７
は絞り駆動装置、１８はシャッタ、１９はシャッタ駆動
装置、４５は制御回路、その他は第５図に示した実施例
の同一番号のブロックと同一機能を有するブロックであ
る。本実施例の動作を第１１図の流れ図により説明する
。第１１図においてシャッタ及び絞りは開放とし、はね
上げハーフミラ−５１は降下しているものとする。まず
、撮像センサ２には光が入射しているので測光回路２３
にて被写体の明るさを読出しモード測光により測定する
（ステップ５１８）。その後プリセット値に応じて算出
した値をファインダ内に表示する（ステップ５１９）。

シャッタがオンした後（ステップ５２０）、絞り１６が
プリセット値まで絞り込まれ、はね」こげハーフミラ−
５１がはね上げられる（ステップ５２１）。同時にシャ
ッタ１８が閉成され撮像センサ２は遮光される（ステッ
プ５２２）。撮像センサ２がリセットされ蓄積モードと
なった後シャッタ１８を制御回路４５が算出した時間だ
け開き露出を完了させ、２３゜る（ステップ５２３）。その後、撮像センサ２を読み出
し、不図示のシートに記録する（ステップ２４）。はね
上げハーフミラ−を降下させ絞り、シャッタを開放とす
ることにより１回の撮影が完了する（ステップ２５）。

同側は第５図に示した第２の実施例における撮像センサ
２の遮光後のリセットによる露光制御例であるが、もち
ろん第８、又は第９図に示した第４、又は５の実施例と
同一露光方式すなわちダイレクト測光方式をとってもよ
いことはいうまでもない。ただし、フォーカルプレンシ
ャッタの場合高速シャッタを切るとシャツタ開口部がス
リット状となり撮像センサ２の積分測光精度が不良とな
る場合がある。そこでダイレクト測光方式は、ストロボ
撮影時や低速シャッタ時が都合よい。

絞りとシャッタをそれぞれ有・する場合のダイレクト測
光時の第７、第８の実施例の流れ図を第１２）第１３図
にそれぞれ示す。第１２）第１３図は第４、第５の実施
例の流れ図を示す第８、第９図の流れ図に対応しており
、それぞれ撮像セン、２４゜すのはき出しによるリセットと一度にフォトダイオード
の全信号をクリアするクリア方式による撮影の流れ図を
示す。詳細な説明は省くが、第１０図ではリセット動作
のためシャッタＳＷがオン後一旦シャッタが閉となりそ
の後開閉して露光を行うが、第１１図ではクリア動作の
ためシャッタＳＷがオン後、シャッタは閉とならず、露
光完了において閉となる点が異なる。

ビデオ信号を生成できる電子カメラにおいては動画の映
像信号を出力するビデオ撮影モードも重要である。第１
４図に第９の実施例を示しビデオ撮影と電子スチルカメ
ラ撮影との切換えを行う一例を説明する。同図中におい
て４６は制御回路、３６はオートアイリス信号回路、４
７はストロボ端子である。その他は第１図、第５図、第
８図中の同一番号のブロックの持つ機能と同一機能を有
するブロックである。

本発明のようにフォトダイオードのＰ型つェル上に発生
するホールによる電流を測定することによって撮像セン
サに入射する光量を測定する測光方式では、映像信号の
読出しと測光動作が互いに影響を与えないので測光中に
も映像出方を得ることができる。

したがって、読出しモードにて絞りをビデオ信号で閉ル
ープ制御すれば適正露光のビデオ撮影を行うことができ
る。このように電子スチルカメラの撮像センサを用いて
動画の映像信号を得るモードを以下ビデオモードという
。

このビデオモードを実現した第９の実施例の動作を第１
５図の流れ図により説明する。

まずセンサ駆動回路２１により、センサは読出しモード
で駆動されているものとする。その時カメラ回路３１か
らのビデオ信号によりオートアイリス信号回路３６から
絞り信号が発生する。この信号に従って絞り兼用シャッ
タ１４を閉ループ制御することによりオートアイリス動
作を行う（ステップ８２６）。このとき絞り兼用のシャ
ッタ１４の制御値によって得られるオートアイリス時の
絞り値と測光回路２３の被写体の明るさの入力とプリセ
ット入力袋Ｗ４３の入力からシャッタスピードを算出し
、表示装置５３に表示する（ステップ５２７）。次にフ
ォトトランジスタのｎ生鉱散層より電荷を読み出す（ス
テップ８２８）。これによりビデオ出力が得られる。ビ
デオモードではこのステップ８２６〜８２８を繰り返す
ことにより連続する映像信号が出力され、動画出力が得
られる。

ビデオモードからスチルカメラモードへの切換えはシャ
ツタ釦を押すだけでよい。シャッタＳＷがＯＮとなった
場合（ステップ８２８）シャッタ１４が閉成され撮像セ
ンサ２のリセット、露光・・・と今まで説明してきたス
チルカメラモードでの動作が行われる（ステップ８３０
〜５３３）。

以」二のようにビデオモードと電子スチルカメラ撮影が
シャツタ釦の押下げ動作により切り変わるが、絞り兼用
シャッタの制御方式をもっと簡便にした第１０の実施例
を第１６図に示す。第１６図において６０は６２で示す
簡易な絞り駆動装置にて駆動されるメータ方式等で構成
されるシャッタ兼用の絞り、６３は絞り６０の絞り値を
検出するポテンションメータ、６１はスイッチ、４８は
制御回路、６４は自動絞り回路である。

ビデオモードにおいてスイッチ６１は第１６図のスイッ
チの位置とする。自動絞り回路６４により絞り駆動装置
６２を通じてビデオ信号での閉ループ自動絞り回路が構
成される。スイッチ２９に示されるようにポテンション
メータ６３の出力とプリセット入力装置４３からの絞り
入力と測光回路２３からの入力によりシャッタスピード
を制御回路４７が算出し表示装置５３に表示する（ステ
ップ８３５，８３ｇ）。次に撮像センサ２から映像信号
を読出す（ステップ３７）。ビデオモードでは以上のス
テップ３５からステップ３７を繰り返す。

今ビデオモードからスチルカメラモードに切換るためシ
ャッタ５Ｗ４１がＯＮとなると制御回路４７はスイッチ
６１を切替る。制御回路４７はポテンションメータ６３
の出力とプリセット値が等しくなるよう絞り込み制御を
行う。その後不図示のセンサクリア回路によりセンサ２
をクリアした直後から積分測光回路２２の出力が一定値
にまで絞りをプリセット値に開いておき、一定値に達し
た時点で絞りを閉成し、ダイレクト測光による露出を完
了する。読出し、シート記録、スイッチ切替を行って撮
影が終了する。

以上の動作において、本構成例にストロボを付加し、ダ
イレクト測光による露光の期間にストロボ発光制御を行
わせることにより、ストロボのダイレクト測光による撮
影が可能なことは前述のダイレクト測光の実施例より明
らかであり詳細は省く。

次に本発明を用いて中央重点測光や部分測光等の重み付
は測光を行うための撮像センサの構造について説明する
。

通常写真を取る場合には、ファインダの中央部に被写体
が入るようにして撮影する場合が多い。

したがって、ファインダ中央部からの光を重点的に測光
するのが中央重点測光である。またファインダ内の各位
置からの光をそれぞれ取り込み、その値に所定の重み付
けをして加え合わせて入射光量とする重み付は付きの測
光方法等もある。

本発明では入射光量の測定をフォトダイオードのＰ型ウ
ェルから流出するホール電流を測定することにより行っ
ているため、Ｐ型ウェルをいくつかに分割し、分割され
たそれぞれの領域から流出するホール電流を測定するこ
とにより容易に重み付は付きの測光ができる。

第１８図にＰ型ウェルを分割することにより重み付は付
きの測光を行う撮像センサの構造を示す。

第１８図（ａ）は撮像センサの平面図であり、（ｂ）は
その部分断面図である。フォトダイオードのＰ型ウェル
２６は、ｎ型拡散層１０８によりＡ、Ｂの２つの領域に
分割されている。Ａ、Ｈの２つの領域に分割されたＰ型
ウェルにはそれぞれ電極２１０．２１１が接続されてお
り、この電極とサブ１０７間にバイアス電圧をかけるこ
とにより、各領域に発生するホール電流がフォトダイオ
ード外へ掃き出される。したがって、電極２１０゜２１
１に流れる電流を測定することにより各領域に入射する
光の量を知ることができ、これに重みを付けて加え合せ
れば重み付は付きの測光が可能となる。

第１８図（Ｃ）、（ｄ）はそれぞれ分割パターンを変え
た例であり、電極２１２〜２１７，２２２〜２３０．２
２８’　、２２９’　、２３０’　、２２４’　。

２２４’、２２４”にそれぞれの領域のホール電流が出
力される。

以上はウェルを通じて露光出力を取り出す方法であった
が、もちろんアルミ配線等で取り出してもよい。第１９
図にその例を示す。二点鎖線１１２はセンサ面上に配さ
れた露光出力線を示し、同（ｂ）図に示すように、その
一端はＰ型ウェル１０６に接続されている。その他の部
分は第１８図と同一である。Ｐ型ウェル上に発生したホ
ールによる電流はアルミ配線１１２とｎ５ｕｂ１０７に
掛けられたバイアス電圧によりアルミ配線１１２上に取
り出されるｎ型拡散層１０８によりフォトダイオードに
発生するホールが同図では左方向に移動するのを妨げて
いる。

第１９図（ｂ）においてｎ型拡散層１０８はＰ型ウェル
（へ）を分離するものであるが、Ｐ型ウェル１０６に深
く侵入しておりかつｐｎ接合となっているので、露光信
号線１１２を付近に配すると露光信号線１１２に電荷が
到達しにくい。そこでこれを分離して配置している。

第１９図（ａ）に示したようにｎ型拡散層１０８により
フォトダイオードエリア２５はＡとＢの２領域に分割さ
れ、それぞれ端子２３２，２３１から露光信号出力が取
り出される。

第２０図（ａ）、（ｂ）にその他の分割の実施例を示す
。各回の信号は第１８．１９図にて示した信号の部分と
同じ部分である。

これらの実施例において露光出力線１１２は分割した領
域の周辺にくまなく配線しているが、もちろん１ないし
数点のコンタクトで実施してもよいことはいうまでもな
い。

第２１図（ａ）、（ｂ）に分割測光撮像センサの他の実
施例とその原理を説明するフォトダイオード周辺のセン
サ断面図を示す。同図中の各符号の示す部分は第１９図
で示した部分と同一である。

本基本実施例の特徴は第１９図で示した実施例のホール
のトラップ用のｎ型拡散層１０８を取り払ったものであ
り、露光信号線１１２により直接Ｐ型ウェル１０６から
電荷を撮像センサ外に取り出すものである。このため撮
像センサ２のフォトダイオードアレイ２５のどの部分か
らでも露光出力が取り出せる。第２１図（ｃ）にその他
の分割の一例を示す。これは第２０図（ｂ）の実施例に
対応させたものである。

以上はフォトダイオードアレイ部に何らかの加工をほど
こしたものであるが、もちろんＰ型ウェルのコンダクタ
ンス分布を変えて分割測光を行うことも可能である。

Ｐ型ウェルのコンダクタンス分布を変えて分割する実施
例を第２２図に示す。第２２図（ａ）は撮像センサを示
し、点線１１３はＰ型ウェルの打ち込み量を変えた境界
を示す。

Ｃ，Ｄで示した一点鎖線にそった断面を（ｂ）。

（ｃ）図に示す。（ｂ）、（ｃ）図は、それぞれ別の実
施例を示している。第２２図中の１１４，１１５゜１１
６はＰ型ウェル２６において打ち込み量を変えたＰ土層
を示しており、Ｐ型ウェル２６とコンダクタンスが異な
っている。その他の記号は第２１図の同一信号の示す部
位と同じである。

第２２図（ｂ）に示したＰ型ウェル２６の構成をとれば
Ｐ十層１１４上のフォトダイオード部からの露光された
電荷は、端子２１１を通して外部に出力されその他は端
子２１０にて出力される。もちろん第２２図（ｃ）に示
すようなＰ土層等の構成とする方がよりＰ土層にそって
伝わる電荷を外部に導き易く、フォトダイオード部の分
割露光出力が得られやすい。なおＰ土層１１４，１１５
゜１１６とＰ型ウェルとの境界を区別して示し、打ち込
み量が急変しているように表わしたが、もちろん、なめ
らかに打ち込み量を推移させてもよい。

第２２図の例においては、フォトダイオード部のホール
はＰ土層の位置する部分で峻別されているが中央重点測
光のように、一定の測光感度分布を持つような場合も可
能であり、次にこれを実現した実施例を第２３図に示す
。第２３図において第２２図と同じ信号を持つ部分は同
一機能を持つ部分である。本実施例の基本はＰ型ウェル
２６に打ち込み量の分布を変化させたＰｌ　層を設ける
ことにより、測光感度分布を持たせるものである。

同（ｂ）図、同（ａ）図のＥ、Ｆで示した一点鎖線にそ
った断面を示している。同図において１１７゜１１８は
打ち込み量の分布を変化させたＰ」層を示しており、Ｐ
土層の厚さの変化で打ち込み量の変化を模式的に表わし
ている。なお端子２１１との接続を強固とするため、も
ちろんｐ−１層（＋）の分布を第２２図（ｃ）に示すよ
うに、Ｐ型ウェル２６にそって打ち込んでもよい。

同側は打ち込み量の分布を変化させるものであったが、
もちろんパターンを中央重点にそうよう変化させてもよ
い、その例を第２４図（ａ）に示す。

この場合の打ち込み量の制御は、第２２図（ｃ）のよう
に境界での打ち込み量の変化が急峻であってよい。また
第２４図（ｂ）に他のパターンの実施例を示す。なお、
第２４図中の記号で示す部分は第１８．２２図に示した
同一記号を持つ部分と同一であり、動作についても同様
であるので説明は省略する。なお、第２４図（ｂ）の分
割は第１８図（Ｃ）の分割パターンに対応させている。

以上各種分割例を示したが、この分割例に限る必要がな
いことは明白であり、他の種々のパターンが考えられる
ことはもちろんである。

また撮像センサの例としてＭＯ８型撮像センサの例を取
って説明したが、原理がフォトダイオード上蓄積される
電荷と対生成される電荷量を測定することにより測光す
るものであるので、他の種類の撮像センサ、例えばＣＣ
Ｄ型撮像センサでもよいことは言うまでもなく、また撮
像センサから出力される露光出力が電子でもよいことは
言うまでもない。すなわち例えば説明してきたＭＯ８型
撮像素子がｎｐｎ型でなくｐｎｐ型というような撮像セ
ンサであっても本発明が適用できることは言うまでもな
い。

次にＣＣＤ型撮像センサの例を第２５図に示し、以上の
ことを説明する。第２５図はＣＣＤ型撮像センサの一例
であり、テレビジョン学会誌Ｖｏ１３７、　Ｎ（１１０
，（１９８３）において石原らの発表した“縦形オーバ
ーフロー構造ＣＣＤイメージセンサ”の論文中に示され
たＣＣＤ型撮像センサの単位画素の断面図である。１０
６はＰ型ウェル、１０７はｎ型サブ、１２０はチャンネ
ルストップ、１２１は撮像センサのフォトダイオードを
構成するｐｎ接合のｎ型拡散層であるが、便宜上フォト
ダイオードとして表わす。同様に１２２はトランスファ
ゲート（ＴＧ）　、１２３は縦方向Ｃ０Ｄ（Ｖ−ＣＯＤ
）、１２４は転送電極、１２５はＳｉｎ、、３８はバイ
アス電源、１２６はＶ−ＣＣＤ部分を遮光するためのＡ
Ｑ光シールド、１２７は転送電極１２４に転送パルスφ
を伝達するための転送パルス端子である。今光が入射す
るとフォトダイオード１２１上には対生成された電子が
チャージされホールはＰ型ウェル１０６を伝って、バイ
アス電源へ電流Ｉｐとして出力される。この電流Ｉｐの
発生原因が入射した光であるため、入射光量を入射光に
比例した露光電流ｒｐとして検出できる。

このことはこれまで説明してきたＭＯ８型撮像素子と同
じであり、今まで述べてきたと同様な測光、分割測光等
の実施例にそってＣＣＤ型撮像センサ等を用いた電子カ
メラを構成できる。

なお撮像センサの分割測光の実施例において、種々の分
割測光が可能であることを述べただけで、その分割出力
を用いたカメラの制御については述べなかったが、これ
は測光回路及び制御回路が分割測光出力をどう用いるか
の問題であり、マルチプログラムＡＥ（自動露出）方式
等に適用できる。

ところで第１４．１．６図の第９，１０の実施例におい
てビデオモード時には読出しモードで撮像センサを駆動
しておいて、ビデオ信号を用いたオートアイリス制御を
していたが、もちろん撮像センサから出力される本発明
で説明した測光出力を用いてオートアイリス動作を行わ
せてもよいことは言うまでもない。

当然、撮像センサの撮像面の各部から出力される測光信
号を使用できる訳であり、この各測光出力を組み合わせ
て３５＋ｍ＋カメラで使用しているマルチ測光による自
動露出に対応したオートアイリス制御が可能であり、種
々の撮像センサ上のマルチ測光による制御方式を取るこ
とができ、より使いやすいビデオモード付電子スチルカ
メラとして構成できる。

以上の撮像センサからの測光出力による各種絞り等の制
御はもちろん撮像センサを用いた動画用ビデオカメラに
ついても実施できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、撮像センサを測光用センサとして使用
でき、しかも撮像しつつ測光するダイレクト測光も可能
であり、かつ撮像センサ】−の任意の部位での測光が可
能であるので、部用な構造で高機能な露光制御が可能な
電子カメラを構成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図は第１の実施例の動作を示す流れ図、第３図は撮像セ
ンサの部分断面図、第４図は撮像、３９゜センサの模式図、第５図は本発明の第２の実施例を示す
ブロック図、第６図は第２の実施例の動作を示す流れ図
、第７図は本発明の第３の実施例を示すブロック図、第
８図は本発明の第４の実施例の動作を示すブロック図お
よびＡ作を示す流れ図、第９図は本発明の第５の実施例
を示す流れ図、第１０図は本発明の第６の実施例を示す
ブロック図、第１１図は第６の実施例の動作を示す流れ
図、第１２回、第１３図は本発明の第７、第８の実施例
の動作を説明する流れ図、第１４図は本発明の第９の実
施例を示すブロック図！第１５図は第９の実施例の動作
を示す流れ図、第１６図は本発明の第１０の実施例を示
すブロック図、第１７図は第１０の実施例の動作を示す
流れ図、第１８図から第２４図は本発明に用いる撮像セ
ンサの構成を示す模式図、第２５図は本発明に用いるＣ
ＣＤ撮像センサの構造図である。１１・・・レンズ、２・・・測光センサ、１２・・・絞
り兼用シャッタ、１３・・・シャッタ駆動装置、２２・
・・積分測光回路、２１・・・センサ駆動回路、２３・
・・露光電流検出回路、３１・・・カメラ回路、３２・
・・記録回路、３３・・・ヘッド、３４・・・シート、
３５・・・モータ、４１・・・シャッタＳＷ、４０・・
・制御回路、１３・・・シャッタ駆動回路、２３・・・
水平走査回路、２４・・・垂直走査回路、２５・・・フ
ォトダイオードアレイ、２６・・・Ｐ型ウェル、５１・
・・はね上げハーフミラ−１５２・・・ファインダ、２
３・・・測光回路、４３・・・プリセット入力装置。第５０躬６０躬　６躬　７ｍ国も２２　口２３国Ｃ６−）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入射される光の光量に応じて第１、第２のキャリ
アを対生成する光電変換手段と、制御信号に応じて前記
光電変換手段に入射する光の光量を制御する入射光制御
手段と、前記光電変換手段に生成される第１のキャリア
を読み出すことにより映像信号を出力する読出し手段を
備えた撮像装置において、前記光電変換手段に生成される第２のキャリアを読出し
、第２のキャリアによる電流を測定する露光電流検出手
段を設け、露光電流検出手段の出力信号を前記入射光制
御手段へ制御信号として供給し露出制御を行うことを特
徴とする撮像装置。
（２）特許請求の範囲第１項において前記第１のキャリ
アは電子であり、前記第２のキャリアはホールであるこ
とを特徴とする撮像装置。
（３）特許請求の範囲第１項において前記第１のキャリ
アはホールであり、前記第２のキャリアは電子であるこ
とを特徴とする撮像装置。
（４）特許請求の範囲第２項ないし第３項において前記
光電変換手段は複数の測光領域をもち、各測光領域ごと
に前記露光電流検出手段を備えていることを特徴とする
撮像装置。